TW200901703A - Methods and apparatus for initial acquisition gain control in a communication system - Google Patents

Description

200901703 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭不案大體上係關於在通信系統中用於初始取得增益 控制之方法及裝置，且更具體言之，係關於用於當在= 通k系統接收初始取得符號時調整收發器之增益以避免歸 因於不正確增益之突增的方法及裝置。 【先前技術】 在諸如正交分頻多工（OFDM)通信系統之特定通信系統 中，已知傳輸一或多個特定OFDM符號用於辅助收發器之 接收器部分初始定時及頻率取得.該一或多個特定〇fdm 符號（其為取得導頻符號）以固定時間間隔以全功率值或最 大功率值重複傳輸。收發器之接收器部分使用該等符號以 獲得初始定時及頻率取得，諸如收發器何時開機或何時從 一睡眠模式唤醒。 在典型收發器中，然而，使用諸如自動增益控制（AGC) 之增盈控制以基於所接收符號之經量測功率而設定接收器 部分之增益。在某些情況下，OFDM符號可在取得導頻符 唬之前且不可以全功率傳輸，諸如在前述〇FDm符號僅部 分負載資料的情況十。在此情況中，增益控制之增益設定 可經設定一過高範圍而不能以全功率適當解析下_ 〇FDM 取得導頻符號，從而導致信號放大之突增或失真。其導致 初始取得失敗，從而降級收發器之接收器部分之效At 【發明内容】 根據本揭示案之—態樣，揭示在一無線通信系統中使用 130043.doc 200901703 之方法。該方法包括以預定時間增量在規定時間週期内量 測由收發器接收之信號的功率複數次，該信號包括複數個 符唬。此外，該方法包括基於在規定時間週期内所量測信 號之最大功率值，在當前量測之功率高於先前量測之功率 時’單向調整該收發器之增益。 根據本揭示案之另一態樣，揭示可在無線通信系統中操 作之裝置。該裝置包括一處理器，其經組態以在規定時間 週期内量測由收發器接收之信號的功率複數次，該信號包 括複數個符號。該處理器亦經組態以在當前量測之功率高 於先前量測之功率時單向調整收發器的增益，且一記憶體 搞接至該處理器。 根據本揭示案之另一態樣，揭示可在無線通信系統中操 作之另一裝置。該裝置包括：用於在規定時間週期内量測 由收發器接收之信號之功率複數次的構件，其中該信號包 括複數個4就；及用於在當前量測之功率高於先前量測之 功率時單向調整收發器之增益的構件。 《根據本揭不案之另一態樣，揭示一電腦程式產品。該電 腦：式產品包括一電腦可讀媒體，其具有使至少一電腦在 規疋時間週期内量測由收發器接收之信號之功率複數次的 程式馬，6亥彳§號包括複數個符號。該電腦可讀媒體亦包括 ;在田剛所量測之功率高於先前所量測之功率時使該至 > 一電腦單向調整收發器之增益的程式碼。 【實施方式】 本揭不案之特徵、本質及優勢將自結合隨附圖式之以下 130043.doc 200901703 詳細描述而變得顯而易見，在圖中相同參考字符在全文中 相應地標識。 本揭示案包括方法及裝置，其確保在收發器之接收器部 中的增益5又疋經設定地足夠低以避免在初始定時及頻 率取侍期間突增或失真。方法及裝置藉由量測在一信號中 之所接收符j虎之功率值而設定接收器增益，該信號發生在 等於初始取得導頻符號之週期的時間週期内。增益經單向 調整(亦即’減少)以得到所接收之最高功率符號，因此確 保增盈經適當設定地足夠低以用於初始取得導頻符號之全 功率或最大功率而沒有放大器引起的突增或失真。 圖1說明在一通信系統中多次接收之OFDM符號隨時間變 化之功率位準的例示圖表。自圖1可見，QFDM信號中特定 符娩之功率位準通常在符號之間變化。取得導頻符號（其 在超框之序文中傳輸）以一已知功率位準及週期τ傳 輸。圖1之實例說明兩個相鄰取得符號102及104 ,且其出 。見在每一時間週期Τ(見箭頭106)。諸如102及104之取得符 號總是以一預定功率值傳輸，其為該實例中最大功率值 (Pmaximai) 0 根據以上簡單解釋，介於取得導頻1〇2與ι〇4之間的符號 (諸如108 ' 11〇、112及114)不以全功率或最大功率傳輸。 在^知收發器中，自動增益控制（AGC)將基於每一符號之 :ΐ測之功率位準為每—符號調整增益。因此在較低功率 :號在全功率取得符號之前的情況下，諸如符號"6及IB 分別正好發生在取得導頻及UM之前，用於符號U6及 130043.doc 200901703 m之增益設定與全功率符號】〇 2及】〇 4所需之增益設定相 比較而將相當高。因此，收發器不能總是足夠快地回應， 尤其在收發器喚醒或開啟之後在初始定時及頻率取得期 間，從而向下調整增益以便避免突增或失真。該突增或失 真可使收發器不正確地估計符號，導致不成功的定時及頻 率取得。先前符號與取得符號之間功率位準之較大差異增 加誤差可能性。 圖2說明用於在初始定時及頻率取得期間在收發器中調 整增益之過程的流程圖。如區塊2〇2所示，過程2〇〇藉由在 規定時間週期内量測由收發器接收之信號的功率複數次而 開：。在區塊202之程序中，該規定時間週期可為取得導 頻符號之間的時間週射。應注意設定量測時間週期為Τ確 保將接收及量測至少_取得導頻符號。另夕卜量測信號功 率之複數人或範例可以設定於一時間長度之時間間隔，以 確保在功率量測中表示信號之每一符號。返回參看圖1， 作為一實例’可知若等於取得導頻週期Τ之規定時間週期 在如時間週期12G所說明之取得導頻之間的某時間開始及 結=，則確保量測至少一取得導頻（例如，1〇4)。 日机私自區塊202進行至區塊2〇4，在區塊2〇4中在當前所 里測之功率南於先前所量測之功率時單向調整收發器之增 二應進—步注意到該增益經單向向下調整至一最小值以 付到：功率符唬或最大功率符號(亦即’取得符號)而沒有 '器之穴增或失真。應注意，不同於諸如AGC之典型惮 益控制，過程200在-個方向（亦即，單向）上調整增^ 130043.doc 200901703 此例如，右所篁測之第一符號導致向下增益調整，則過 程200之單向調整確保若後續量測之符號具有比第一符號 低的功率則稍後不會增加增益，其原本為習知AG。中之情 況。 儘管過程200說明發生在複數個符號量測之後設定增益 之過程，但應'瞭解到接收器之增益（例如，agc增益）可在 量測每-符號之後設定。㈣’區塊2()2及2咐之過程將

在規定時間週期内重複執行，其錢發器取得該取得導頻 符號用於初始定時及頻率敌溫夕 疋了汉馮早取仔之則。另一說明該過程之實 例稍後將結合圖3較詳細地解釋。 在於區塊204處適當設定增益之後，流程進行至區塊 2〇6’在區塊2G6中收發器試圖取得該取得導頻。在收發器 試圖取得該取得導頻之後，μ定區塊所示，可確定 該取得S否成功4取得成功，収時及㈣已取得且該 過程200結束。若取得不成功，則流程返回至區塊搬，在 區塊202中程序可重複—或多個後續規定時間週期直至成 功執行定時及頻率取得。-旦過程扇以成功取得而結 束’使AGC之增益控制返回至正常操作用於接收及處理所 接收之符號。 出於解釋@單之目的’雖然過程經展示及描述為一 連串或許多動作，應瞭解該等所述動作並不限於其次序， 且可以不同次序發生或與其他所述之動作同時發生。舉例 而言，習知此項技術者應瞭解方法可或者表示為—連串相 關狀態或事件’諸如以狀態圖之形式。此外，根據本揭示 130043.doc 200901703 案所揭示之方法，並不需要所有所述之動作來實施一方 法。應進一步注意圖2所說明之過程可由一或多個處理 器、自動増益控制（AGC)模組或其組合來實施。 圖3說明在初始取得期間用於增益控制之另一例示性方 法的流程圖。如圖所示，如區塊3〇2中所說明方法3〇〇以設 定時間t等於零（〇)開始。在時間〖初始化之後，流程進行至 區塊304，在區塊304中量測在時間零之信號功率（E(〇))。 在信號功率量測之後，流程進行至區塊3〇6，在區塊中 作為所量測功率之函數來調整收發器之接收器部分之增益 g(例如，g=f(E(0))。 在於區塊306中設定接收器增益之後，流程進行至區塊 3 08，在區塊308中時間計數增加一預定時間間隔。作為間 隔之一實例，長度可為符號時間間隔之1/4以確保量測在 信號中接收之每一符號。增加時間t之後’流程進行至區 塊310，在區塊310中在增加之時間⑺⑴）量測所接收之信 號功率。在區塊3 10中功率量測之後，流程進行至決定區 塊312，在區塊312中確定當前所量測之信號功率⑺⑴）是 否大於最大先前量測。換言之，可確定當前量測之信號功 率的增益函數f(E(t))是否小於當前增益設定§。若作為當u前 量測功率之函數的增益小於當前設定增益g，則其表示功 率位準E(t)較大且減少相應增益設定以適應較高功率位 準。因此，若所量測之信號功率不大於最大先前量測，則 流程返回至區塊308以增加至下一時間t且在該時間量測信 號功率。 ° 130043.doc 10· 200901703 另一方面，若在區塊312所量測之信號功率大於最大先 前量測，則流程進行至區塊314，在區塊314中設定接收器 增益g等於當前所量測功率之增益函數（亦即，f(E(t)))。在 區塊314之後，流程進行至區塊316，在區塊316中確定當 前增加之時間t是否大於規定時間週期丁，其為在信號内取 得導頻符號之時間週期。若時間週期丁仍未得知，則流程 返回至區塊308用於下一時間t之增加。 若時間週期T如在區塊3 16經決定而經過，則流程進行至 區塊3 1 8，接收器在區塊3丨8中初始化定時及頻率取得。應 注意現設定增益設定g以適應所接收信號之最大功率位 準，藉此改進誤差將歸因於基於較低功率符號之增益設定 而不會發生之可能性。初始化定時及頻率取得之後，流程 進行至決定區塊320以確定定時及頻率取得是否成功。若 不成功，則流程返回至區塊302，在區塊3〇2中重複功率量 測及增益設定之過程直至成功取得。若取得成功’則過程 300結束，且收發器及增益控制之操作返回至正常操作用 於接收及處理信號。 圖4說明一可實施圖2及圖3所說明之方法之收發器裝置 的實例。該裝置400包括一前端處理模組4〇2，其接收諸如 OFDMk號之輸入RF信號。該前端處理包括A/D轉換，以 及如模組404所說明之自動增益控制（AGC)。信號接著傳至 一取樣器406，其設定一取樣窗用於解析所傳遞之符號， 接著仏號傳至快速傅立葉變換（FFT)4〇8。舉例而言，哕 FFT 408執行該號之快速傅立葉變換以自頻域轉換至時 130043.doc 200901703 域。發送經轉換之信號至解調變器410以根據任何數目 已知調變方案來解調變該信號。 FFT 408之輸出亦傳遞至處理器412，諸如數位信號處理 器（DSP)或任何其他適合處理器。該處理器可包括通道估 計414及時間追蹤416之效能。儘管通道估計及時間追蹤作 為模組展示於處理器412中，該等模組亦可由獨立硬體、 軟體或動體實施。 結合實施上述之關於圖2及圖3之方法，處理器可與agc 404通信以實施增益控制。詳言之，如通信連接4ι 8所說 明，AGC 404可經組態以量測傳入信號之功率及傳達嗲等 功率量測至處理器。接著，處理器412可經組態以確定γ 號之所量測功率是否小於當前最大量測，及計算增兴戍發 b號至AGC 404以基於具有大於先前最大量測功率之值的 所量測信號功率而計算增益。此通信由圖4中之通信線路 420說明。 在規定時間週期T後，如前所述，處理器412結合FFT 408、通道估計414及定時追蹤3 16可接著取得該取得導頻 通道以碟定初始定時及頻率。初始取得之後，處理器4】2 可發信號至AGC 404以恢復正常增益控制操作。 圖4亦展示處理器412與取樣器406通信以設定定時窗用 於FFT 408，及亦與解調變器4 1 〇通信以解調變所接收符號 中之資料’且接著將該等解碼符號傳至解碼器422用於根 據任何數目之適合編碼方案解碼。解碼器422輸出一位元 流至收發器之其他處理元件用於進一步處理。應注意，包 130043.doc 200901703 括一記憶體器件424以儲存使處理器4U實行本文所揭示之 方法及操作之指令’該記憶體器件可由任何數目之已知儲 存器件組成。 圖5說明可在收發器中使用以在初始定時及頻率取得期 間設定增益之裝置的另一實例。如圖所說明，裝置5〇〇包 括一處理器502，其用於在規定時間週期（例如，τ)内複數 次量測一信號（例如，RF信號）的功率。應注意，作為一實 例，處理器500可由AGC 404及處理器412實施。由處理器 5〇2確定之功率量測輸出至處理器5〇4 ’用於在當前所量測 之功率高於先前所量測之功率時單向調整收發器之增益。 作為實例，處理器504亦可由AGC 4〇4、處理器412或兩者 之組合實施。在此應注意，儘管由AGC對處理器5〇4之實 施可經具體化，但AGC之操作將與正常操作有所改變以在 初始取得週期内實行單向調整。 裝置5 00進步包括處理器5 06，其用於在處理器5〇4設 定或調整增益之後取得一取得導頻符號。應注意，作為實 例’處理器506可經由使用取樣器4()6、FFT嶺及處理器 412而實施。 應瞭^所揭示過程中之步驟的特定次序或階層為例示性 方法之Λ %。基於設計偏好，應瞭解過程巾之步驟的特定 次序或階層可在本揭示案之範疇内重新排列。隨附方法主 張將不同步驟之該等元素呈現在一樣本次序中，且並不音 欲，於所呈現之特定次序或階層。 心 習此項技術者應瞭解資訊及信號可使用多種不同技術 I30043.doc -13· 200901703 中之任一者來表現。舉例而言，在上文描述中參考之資 料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及晶片可由電 壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其 任何組合來表現。 習知此項技術者應進一步瞭解，結合本文所揭示之實施 例而描述之各種說明性邏輯區塊、模組、電路及演算法^ 驟可經實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清 楚說明硬體與軟體之互換性，各種說明性組件、區塊、模 組、電路及步驟已根據其功能性而在上文大體描述。該功 能性經實施為硬體還是軟體取決於特定應用及強加於整個 系統之設計約束。熟習此項技術者對於每一特定應用可以 不同方式來實施所述之功能性，但該等實施決定不應解釋 為偏離本揭示案之範轉。 結合本文所揭示之實施例而描述之各種說明性邏輯區 塊、模組及電路可藉由通用處理器、數位信號處理器 (DSP)、特殊應用積體電路（ASIC)、場可程式化閘陣列 (FPGA)或其他程式化邏輯器件、離散開或電晶體邏輯、離 散硬體組件、或經設計以執行本文所述之功能的任何組合 而實施或執行。通用處理器可為微處理器，但在替代實施 例中，該處理器可為任何習知處理器、控制器、微控制器 或狀態機。處理器亦可經實施為計算器件之組合，例如 DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合Μ?核 心之一或多個微處理器或任何其他此類組態。 結合本文所揭示之實施例而描冑之方法之步驟或演算法 I30043.doc •14- 200901703 可直接實施於硬體、由處理器執行之軟體模組或兩者之組 合中。一軟體模組可駐存於RAM記憶體、快閃記憶體'、 ROM記憶體、EPR0Mb憶體、EEpR〇M記憶體、暫存器、 硬碟、抽取式磁碟、CD_RO]vut此項技術巾已知之任何其 他形式的儲存媒體中。一例示性儲存媒體（例如，圖4中1 記憶體42句耦接至處理器（例如，圖4甲之處理器Μ])，使 得該處理ϋ可自儲存媒體讀取f訊及寫人資訊至該儲存媒

體。在替代實施例中，儲存媒體可整合於處理器。處理器 與儲存媒體可駐存於ASIC中。ASICT駐存於—使用者: 端機中。在替代實施例中’處理器與儲存媒體可作為離散 組件駐存於使用者終端機中。 上述之實例僅為例示性的’及習知此項技術者現可在不 脫離本文所揭示之發明概念的情況下大量利用上述實例且 偏離上述實例。該等實例之不同修改對於習知此項技術者 可”、、頁而易I ’且本文界定之_般原理可在不脫離本文所述 之新穎態樣之精神或範嚕的情況下應用於其他實例，例如 用於即時訊息傳遞服務或任何—般無線資料通信應用中。 :此入本揭示案之範疇並不意欲限於本文所示之實例，而 2符合與本文所揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。 文專門使用字，，例示性”來意謂”用作一實例、範例或說 文所述之作為”例示性”之任何實例並非必須理解 為優於发仙每/ 專利r二本文所述之新穎態樣由以下申請 專利軏圍單獨界定。 【圖式簡單說明】 130043.doc 200901703 圖1為在—通信系統中多次接收之OFDM符號隨時間變化 之功率位準的例示圖表； 圖2為用於在初始定時及頻率取得期間在收發器中調整 增益之過程的流程圖； 圖3說明用於在初始取得期間增益控制之另一例示性方 法的流程圖；及 圖4說明一可實施圖丨及圖2所說明之方法的例示性收發 器裝置。

圖5說明可在收發器中使用以在初始定時及頻率取得期 間設定增益之裝置的另一實例。 【主要元件符號說明】 102 ' 104 取得符號 106 箭頭 1〇8 、 110 、 112 、 114 、 符號 116 、 118 120 時間週期 400 裝置 402 刖鈿處理模組 404 自動增益控制（AGC)、模組 406 取樣器 408 快速傅立葉變換（FFT) 410 解調變器 412 處理器 414 通道估計 130043.doc 200901703 416 418 420 422 424 時間追蹤 通信連接 通信線路 解碼器 記憶體器件 500 裝置 502 用於在規定時間週期内量測 所接收信號之功率複數次的 處理器 504 用於在當前量測之功率高於 先前量測之功率時單向調整 收發器增益的處理器 506 用於取得取得導頻符號之處 理器 130043.doc -17-

Claims (1)

1. 200901703 十、申請專利範圍： 丨· m線通信系統中使用之方法，該方法包含： 一“規疋時間週期内量測由-收發器接收之-信號之 ^=數次，該信號包括複數個符號；及) w μ里敎1力率高於—先前量敎功率時，單 调整該收發器之—增益。 早向 2.如請求項1之方法，其進-步包含：

   在該規定時間週期結束後且該增益經調整後取得_初 始取得符號。 #仔初 3 ·如請求項2 t、、+ ^ 々、 去，其中該初始取得符號具有一功率 值’其等於在該規定時間週期内量測之一最大功率值。 4·如μ求項1之方法，其·進一步包含： &規定4間週期結束後初始化該收發器之定時及頻 率取得。 长項4之方法，其中當該收發器之該定時及頻率取 力時在一或多個後續規定時間週期内重複調整該 收發器之該增益。 长員1之方法，其十該規定時間週期等於該信號中 之兩個相鄰初始取得符號之間的一固定週期時間週期。 7’如明求項1之方法，其中該方法至少在一初始收發器定 時及頻率取得週期之前或在此期間執行。 8 ·如明求項1之方法，其中調整該收發器之該增益進一步 包含： 減β亥增益直至量測到一最大量測功率值。 130043.doc 200901703 9. 如β月求項1之方法，其中該複數個符號包含正交分 工符號。 貝夕 10. —種可在一無線通信系統中操作之裝置其包含： 一處理器，其經組態以： 一在一規定時間週期内量測由一收發器接收之—信號 之功率複數次，該信號包括複數個符號，及 ' 在-當前量測之功率高於一先前量測之功率 調整該收發器之一增益；及 ° °己憶體’其耗接至該處理器。 H.如=求項U)之裝置，其中該處理器進—步經組態以在該 ，d疋時間週期結束後及該增益經調整後取得-初始取r 符號。 α如請求们m其巾該㈣取得符㈣有—功率 其等於在該規定時間週期内量測之一最大功率值。 二求員10之裝置’其中該處理器進一步經組態以在該 ϋ =疋時間週期結束後初始化該收發器之定時及頻率取 得。 14. 如請求項13之驻® ^ , 、 '"置，其中在該收發器之該定時及頻率取 付不f功時在—或多個後續規^時間週期内重複調整該 收發器之該增益。 15. 如明求項1〇之装罢，甘丄 ，、中該規定時間週期等於該信號中 兩個相鄰初始&彡曰狀 于付號之間的一固定週期時間週期。 16. 如請求項1〇之梦 ’ 〜 、置，其中該處理器經組態以在一初始收 發益疋時及頻率取^β、田# 貝半取侍週期之前或在此期間確定該增益。 I30043.doc 200901703 17. 18. 如請求項1 〇之裝置 該增益直至量測到 如請求項10之農置 工符號。 其中該處理器進一步經組態以減少 最大量測功率值。 "、中该複數個符號包含正交分頻多 1 y. —裡可在無線通 ^ 、、先中操作之裝置，該裝置包含： 用於在一規定時 咕+ 丄士 ’日Ί週期内量測由一收發器接收之一俨 號之一功率複數次的 ^ 15 田仇1 , 牛’ §亥k號包括複數個符號；及 用於在一當前昜、、日,, ^ ,之功率高於一先前量測之功率時單 向凋整該收發器之一 早 增盈的構件。 20.如請求項19之裝置， 具進一步包含： 用於在該規定時問、w # ^週期結束後且該增益經調整後取 一初始取得符號的構件。

   130043.doc 1 : Ή 2G之農置’其中該初始取得符號有-功率值 其等於在該規定時間週期内量測之一最大功率值。 22.如請求項19之t置，其進一步包含： 用於在該規定時間週期結束後初始化該收發器之定時 及頻率取得的構件。 23.如請求項22之裝置，其中在該收發器之該定時及頻率取 得不成功時在一或多個後續規定時間週期内重複調整該 收發器之該增益。 24. 如請求項19之裝置，其中該規定時間週期等於該信號中 兩個相鄰初始取得符號之間的一固定週期時間週期。 25. 如請求項19之裝置，其中該等用於量測及單向取得之構 件經組態以至少在一初始收發器定時及頻率取得週期之 200901703 别或在此期間操作。 26.如請求項19之裝置，1 + υ Ί該用於㈣该收發器之該增益 之構件進一步包含： 用於單向調整該增益之構件装 古s曰 再干具包括用於減少該增益 直至置測到一最大功率值之構件。 2 7 ·如請求項丨9之裝置， 不夏再f °亥複數個符號包含正交分頻多 工符號。 Ο 28. —種電腦程式產品，其包含： 一電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含： 用於使至少一電腦在一規定時間週期内量測由一收 發器接收之—信號之—功率複數次之程式碼，該信號包 括複數個符號；及 用於在-當前量測之功率高於—先前量測之功率時 使該至少-電腦單向調整該收發器之一增益之程式碼。 9. 士明求項28之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體進一 步包含： 用於在該規定時間週期結束後及該增益經調整後使該 至少一電腦取得一初始取得符號之程式碼。 30. 如請求項29之電腦程式產品，其中該初始取得符號有一 固定功率值，其等於在該規定時間週期内量測之一最大 功率值。 31. 如請求項28之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體進一 步包含： 用於在該規定時間結束後使該至少一電腦初始化該收 130043.doc 200901703 發器之定時及頻率取得之程式碼。 32. 如吻求項28之電細程式產品，其中該電腦可讀媒體進一 步包含： 用於在該收發器之該$時及步員得不成^力時在一或 多個後續規定時間週㈣使駐少__電腦重複調整該收 發器之該增益的程式碼。 33. 如請求項28之電腦程式產品，其中該規定時間週期等於 該信號中兩個相鄰初始取得符號之間的一固定週期時間 週期。 34. 如凊求項28之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體進一 步包含： 用於使§亥至少一電腦至少在一初始收發器定時及頻率 取得週期之前或在此期間調整該增益的程式碼。 35·如明求項28之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體進— 步包含： 用於使該至y電腦減少該增益直至量測到一最大功 率值之程式碼。 36·如請求項28之電腦程式產品，其中該複數個符號包含正 交分頻多工符號。 130043.doc